本发明公开了一种生物膜脱氮反应器及其脱氮方法,在反应器内部设置对称分布的塔板,每块塔板边缘设置溢流板构成用于固定生物膜填料的塔板反应区,在反应器底部设置回流系统构成从塔底到塔顶的大循环;在反应器上部设置进水系统,在反应器底部设置曝气系统,并通过外接管路在每2个以上塔板反应区之间建立小循环回路,将反应器自下而上分成好氧区,缺氧区和厌氧区,从而实现含氮污水的高效处理。采用上述生物膜脱氮反应器进行脱氮,在挂膜阶段能够快速形成具有特定功效的好氧、缺氧及厌氧生物膜,在污水处理阶段能够有效处理含氮污水,具有耐冲击能力强,处理效果好等优点。